在歐洲國家，精密主軸制造廠商Weiss公司是主要的高端機床主軸制造廠商之一。其產品重點在于車削、銑削和磨削主軸，但同時也承接一些特殊使用場合的主軸訂單。對此，該公司為其用戶開發(fā)和生產了各種單獨的技術方案。針對長達1m的較大型主軸工件和最大直徑達800mm的精密法蘭等工件的磨削加工，設備制造廠商Voumard公司開發(fā)出一種VM 360組合式內外圓磨床設備。由此可以提高加工精度和安全性，進而提高生產效率達30%。Weiss公司在采用新設備之前，工件的加工必須在外圓磨床和內圓磨床上分開進行。由于企業(yè)需要加工精度更高的工件，因此尋求另一種技術解決方案。而在主軸加工方面，每一個微米數(shù)值都是非常關鍵的，同時工藝穩(wěn)定性也非常重要。由于無需多次重復裝卡，因此現(xiàn)在加工情況要比原先在兩臺磨床上分別加工的狀況好得多。
最大直徑在800mm和最大長度在1000mm的工件可以在VM 360型磨床設備上通過一次性（磁力）裝卡，接受高精和高效的內圓及外圓的加工
對大尺度工件的精確加工
對于Voumard來說，所加工工件的級別很高、尺寸很大，其中也包含了對飛機渦輪機的加工，其外圍直徑為800mm，長度達900mm；最大內徑為630mm，磨削深度可達500mm，這些工件均可在磨床上進行加工。特別之處在于雖然工件尺寸很大，但是加工精度依然很高。因此，這種磨床設備既適用于航空航天領域，也適用于主軸加工行業(yè)。對工件的裝卡通常通過磁力卡盤進行。這種方式要比對工件的機械裝卡更具優(yōu)勢，不會導致精度低。
圖1 由Voumard公司專門為Weiss公司的特殊加工場合而研制的VM 360型內外圓復合磨床的整體正視圖
VM 360型磨床的靈活性幾乎沒有受限。在加工錐體和倒角時，工件的主軸箱可以在其B軸上回轉±15，內外圓磨削設備均可在縱向軸（Z1和Z2）上行走1000mm。內圓磨頭最多擁有4個內圓磨削單元并與工件主軸頭處于相同的機身上。可回轉（-100～40）的外圓磨頭可以設有兩個磨盤，兩個磨盤在相同的主軸上呈對立分布。通過這種配置，VM 360型磨床可以很好地與Weiss公司產品加工相匹配。
圖2 最大轉速為n=18000r/min（P=29kW和M=34Nm時）的Weiss公司的銑削主軸。為了提高工件精度和銑削工藝安全性，對主軸的精度要求則越來越高
對一次裝卡加工的要求
在主軸加工方面，該企業(yè)往往有內外面復合加工要求的工件。其精度要求為3~4μm，最大同軸性偏差為5μm，對于800mm直徑的工件來說，亦是如此。如果此類工件分為兩次裝卡接受加工的話，僅僅由于換裝就會產生1~3μm的位移，而且這種范圍的偏差還是在操作人員作了極大的校準努力之后方可達到的。這也意味著要耗費大量的時間。由于存在此類很高的精度要求，Weiss公司如今被迫采用一次裝卡對部件進行磨削加工，以便達到很高的外形精度要求。
圖3 VM 360型內外圓磨床：由于可以達到一次裝卡整體加工，因此加工精度和生產效率得以進一步提高
為了確保所需的精度，對設備方案必須作相應的考慮。在設備的可重復精度方面，Voumard產品經理Frank Runkel強調的是0.1μm。設備機身上的導向軌道的鋪設面不一定要磨得很平，這是由于加工設備在安裝時不可避免地會出現(xiàn)一些彎曲現(xiàn)象，容易造成幾微米的精度偏差。因此要對表面進行高精確的弧形加工，以便日后能夠補償設備機身面的彎曲。通過這種方式，加工設備在負載情況下可以達到理想的導向直線度，在工件主軸和內圓磨削主軸的尖部之間也可以實現(xiàn)最大只有1μm的位移偏差。這種精度是原先難以達到的。設備機身的最終加工依然采用手工進行。作為一個客戶，Weiss公司平均每個訂單的加工量在7個工件左右。車間主任Jürgen Geyer指出，此前人們必須把工件從一臺磨床（外圓磨床）轉移到另一個磨床（內圓磨床）上。而通過一次性整體加工，可以省去換裝造成的工作量消耗。盡管在Voumard新型設備上裝夾一個工件時需要耗用稍微多一些時間，但是，這個過程畢竟是一次性的。工件裝載和卸載所需工時也得到減半。因此可以達到更高的生產效率，實現(xiàn)成本節(jié)約。Geyer強調，通過這種改進，生產效率可以提高30%，而且這還只是一個比較保守的估計。
圖4 內圓磨頭最多可以配備4個磨削軸，由此可以極大提高設備的加工靈活性。磨頭與主軸被設置在相同的設備機身上
整體加工節(jié)省換裝時間
Voumard公司自行加工設備的主軸。主軸是磨床制造廠家的核心部件之一。但是，由于磨床設備的設計方案靈活多變，因此，使用其他廠家的主軸也是可以的。對于公司決定采用Voumard公司的產品，Jürgen Geyer解釋說，他們對此有良好的工作經驗，并且在20臺Voumard設備中已經有12臺得到過運用。設備在穩(wěn)定性和可靠性方面令人折服。在這種結合加工內圓和外圓的特殊磨床設備上，人們向磨削技術專業(yè)廠家提出要求，由此而誕生了VM 360型磨床設備。
